Por que apenas um lado da Lua é visível da Terra?

Por que apenas vemos o mesmo lado da lua?

Se isso tem a ver com a gravidade, existem variáveis ​​que significam que um dia poderemos ver mais do que antes?

A razão para isso é o que chamamos de travamento de maré :

O bloqueio de maré (ou rotação capturada) ocorre quando o gradiente gravitacional faz um lado de um corpo astronômico sempre enfrentar outro, um efeito conhecido como rotação síncrona. Por exemplo, o mesmo lado da Lua da Terra sempre enfrenta a Terra. Um corpo travado por maré leva tanto tempo para girar em torno de seu próprio eixo quanto para girar em torno de seu parceiro. Isso faz com que um hemisfério enfrente constantemente o corpo do parceiro. Normalmente, a qualquer momento, apenas o satélite é travado por maré ao redor do corpo maior, mas se a diferença de massa entre os dois corpos e sua separação física for pequena, cada um pode ser travado por mar ao outro, como é o caso entre Plutão e Charon. Este efeito é empregado para estabilizar alguns satélites artificiais.

    ^{Fig. 1 : O travamento das marés resulta na rotação da Lua em torno de seu eixo no mesmo tempo que leva para orbitar a Terra. (Fonte: Wikipedia )}

Fig. 1, cont. : Exceto pelos efeitos de calibração , isso resulta na Lua mantendo a mesma face voltada para a Terra, como pode ser visto na figura à esquerda. (A Lua é mostrada em vista polar e não é dimensionada em escala.) Se a Lua não estivesse girando, mostraria alternadamente seus lados próximos e distantes à Terra enquanto se movia em torno de nosso planeta em órbita, como mostrado na figura à direita.

                         ^{Fig. 2 : Librações lunares em latitude e longitude durante um período de um mês (Fonte: Wikipedia )}

A vibração se manifesta como um balanço lento da Lua, visto e visto da Terra, permitindo que um observador veja metades ligeiramente diferentes da superfície em momentos diferentes.

Existem três tipos de libração lunar:

• A liberação da longitude resulta da excentricidade da órbita da Lua ao redor da Terra; a rotação da Lua às vezes leva e às vezes fica atrasada em sua posição orbital.

• A liberação na latitude resulta de uma leve inclinação entre o eixo de rotação da Lua e o normal ao plano de sua órbita ao redor da Terra. Sua origem é análoga a como as estações surgem da revolução da Terra sobre o Sol.

• A libração diurna é uma pequena oscilação diária devido à rotação da Terra, que leva um observador primeiro para um lado e depois para o outro lado da linha reta que une os centros da Terra e da Lua, permitindo que o observador olhe primeiro ao redor de um lado da Lua e depois ao redor do outro - porque o observador está na superfície da Terra, não no seu centro.

Todas as citações e imagens da Wikipedia sobre Bloqueio de marés e Wikipedia sobre Libration .

Principalmente por causa de como a lua gira - ele está girando em apenas a taxa de direito de manter-nos de ver um lado dele. Aqui está um diagrama feito à mão para mostrar o que quero dizer:

O período de rotação da lua é de ~ 27.322 dias , e o período de revolução também é de ~ 27.322 . Isso significa que, para cada grau que gira em torno da Terra, gira em torno de si, de modo que o mesmo lado sempre está voltado para nós.

Isso ocorre devido às forças de maré que acoplam os vários osciladores no sistema (revolução da lua, órbita da lua, revolução da Terra). Quando os osciladores são acoplados, eles tendem a se estabelecer em um estado que está na fase ou 180 graus fora da fase *. Ambos os casos dão origem ao bloqueio das marés aqui.

• Este é um experimento que você pode tentar suspender um pêndulo de cada extremidade de uma régua e fazer uma pequena diferença de fase. Com o tempo, as fases serão correspondentes.

Como complemento às outras respostas, deixe-me abordar a questão de por que os planetas tendem a travar as marés. Em resumo, o torque aplicado pela força gravitacional diferencial entre os dois lados da superfície do planeta induz o atrito, que por sua vez dissipa o excesso de rotação da (proto) lua quando ela não está travada por maré. Quando ocorre o bloqueio, a dissipação é minimizada.
Outro artefato é que a lua também está se afastando da Terra (pois perde o momento angular). Veja, por exemplo, http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=124

As outras respostas aqui são fantásticas para explicar em um sentido técnico.

Para um exemplo cotidiano, imagine pegar algo assimétrico - como um mármore com argila grudada - e girá-lo. A assimetria acaba levando o objeto a girar de uma certa maneira. A lua é assim, exceto muito mais complicada, já que sua interação com a Terra faz parte da equação.

RE: Sempre vendo o mesmo lado da lua. Também pode ser atribuído a uma diferença na densidade da lua. Foi estabelecido recentemente que existem variações gravitacionais ao redor da lua que suportariam a possibilidade de haver uma maior densidade de material em um lado da lua. A área de maior densidade da lua sempre enfrentaria a terra. Isso seria semelhante a colar um peso pesado em um lado da bola em uma superfície dura. O lado mais pesado da bola sempre estará voltado para baixo em direção ao chão e à força gravitacional. Este é o mesmo resultado do lado mais pesado da lua voltado para a força gravitacional que emana da terra. É muita coincidência que a lua gire perfeitamente para manter sempre o mesmo lado voltado para a terra. Especialmente porque a lua está se afastando da Terra e está mudando, é distância e hora de girar em torno da Terra constantemente. Eu inventei essa teoria há cerca de 10 anos e não vi outras teorias que me convencessem de que essa não é uma possibilidade real. Essa teoria também explicaria por que Mercúrio sempre enfrenta o mesmo lado em relação ao sol. Não há marés em Mercúrio para afetar como ele é orientado e parece que os dois corpos são afetados pelas mesmas forças, mantendo os mesmos lados voltados para a mesma direção. Essa teoria também explicaria por que Mercúrio sempre enfrenta o mesmo lado em relação ao sol. Não há marés em Mercúrio para afetar como ele é orientado e parece que os dois corpos são afetados pelas mesmas forças, mantendo os mesmos lados voltados para a mesma direção. Essa teoria também explicaria por que Mercúrio sempre enfrenta o mesmo lado em relação ao sol. Não há marés em Mercúrio para afetar como ele é orientado e parece que os dois corpos são afetados pelas mesmas forças, mantendo os mesmos lados voltados para a mesma direção.